改进的Pechini方法制备介孔氧化铈锆固溶体(2)
2.3.2 实验步骤 35
2.3.3 介孔氧化铈锆的表征方法 36
2.3.4改进的pechini方法制备介孔铈锆固溶体的实例一 36
2.3.5改进的pechini方法制备介孔铈锆固溶体的实例二 39
2.3.6 改进的pechini方法制备介孔铈锆固溶体的实例三 42
2.2.7改进的pechini方法制备介孔铈锆固溶体的实例四 45
2.4运用改进的 Pechini方法制备不同铈锆比的介孔氧化铈锆固溶体及表征 47
3 结果与讨论 52
3.1 介孔铈锆固溶体的结果分析 52
3.1.1 XRD分析 52
3.1.2 扫描电镜SEM图的形貌分析 52
3.1.3 能谱图分析 52
3.1.4 N2吸附-脱附图分析 53
4 结论 54
致谢 55
参考文献 56
1绪论
铈锆固溶体之所以受到大家的广泛关注，究其原因，主要是其拥有较高的热稳定性，优异的低温催化性能，最主要的是其良好的储氧性能，从而可以作为汽车尾气净化催化剂的载体。具有有序孔道结构、高比表面积和孔径的铈锆固溶体有利于提高催化性能，而目前报道的仅是比表面积较低的多孔固溶体。本课题主要通过改进的Pechini方法来合成大比表面积的介孔铈锆固溶体。为了能得到单一相（均相）的氧化铈锆固溶体，一个可行的方法是将硝酸铈和氯化氧锆同有机溶剂（柠檬酸和乙二醇）结合，形成配合物，然后与表面活性剂F127、resol以及正硅酸四乙酯结合在一起，通过有机-无机协同相互作用，最后可能得到均相的大比表面积介孔铈锆固溶体。
1.1 氧化铈和氧化锆的相关介绍
1.1.1 关于氧化铈
作为广受关注的汽车尾气净化三效催化剂，CeO2是其中一个很重要的组分。由于CeO2具有独特的氧化还原转换性能，可发生下面的反应：CeO2-CeO2-x+(x/2)O2(0≤x≤0.5)，从而具有储存和释放氧的能力，也就是说可以控制氧含量的波动。储氧能力分为了两种情况，在贫燃的条件下，CeO2-x可以储存氧，从而为NOx的选择性还原形成了良好的反应气氛；而在富燃条件下，CeO2则可以释放氧，这样也就为CO和HC的氧化提供了氧气。同时，CeO2本身其实还具有一定的催化活性，因此有助于在空气/燃料比达到λ=14.6的同时，还能达到消除CO，HC和NOx这3种污染物的效果。然而纯CeO2的Ce3+/Ce4+氧化还原反应循环还是有所不同，因为它主要发生在表面，且在850度以上容易发生烧结，并且还会和γ-Al2O3相互作用，也就能形成CeAlO3，但是这样的话储氧能力就会显著下降，并且还会影响它在三效催化剂中的助催化作用。近几年来，我们为了提高CeO2的储氧能力和它的热稳定性，掺杂了Zr4+的Ce-Zr固溶体便广泛引起了人们的关注。最近的研究发现，能有一种方法能有效地阻止CeO2的烧结，那就是添加ZrO2，这样生成的铈锆固溶体的储氧能力以及热稳定性都会明显高于纯CeO2。而氧化锆作为一种具有极好的热稳定性的氧化物，添加它能提高铈锆固溶体的热稳定性。研究同时表明，加入Zr4+可以增加CeO2中所含氧的活动能力，从而降低了Ce4+的还原活化能，而且降低了体相的起始还原温度，使铈锆固溶体具有更高的储氧能力[1]。
1.1.2 关于氧化锆
在已有的优点基础上，介孔二氧化锆增加了大的比表面积、较高的热稳定性、规则有序的孔道结构以及表面易于改性的特征，使其在催化和吸附等方面有更多的优越性，从而成为一种理想的工业催化剂以及重要的催化剂载体。CeO2是有优良储氧能力的常用添加剂，能改善催化剂中的活性成分的分散从而促使水--气转化反应。因此，我们在介孔二氧化锆材料结构中加入CeO2形成的CeO2-ZrO2固溶体具有更高的储氧能力以及良好的热稳定性。常用作汽车尾气净化催化剂载体，也是目前催化剂领域受到了广泛的关注，也是目前催化剂领域的研究热点之一[2]。